模具技术现状与发展趋势-学会讲座课件.ppt

1、模具技术现状与发展趋势模具技术现状与发展趋势南京工程学院张荣清2006年6月1前言前言 一一.国内外模具现状国内外模具现状 国内模具现状国内模具现状 国外模具现状国外模具现状 二二.国内外模具发展趋势国内外模具发展趋势 模具设计技术的发展模具设计技术的发展 模具制造技术的发展模具制造技术的发展 2n模具工业是国民经济的基础工业模具工业是国民经济的基础工业n模具工业是衡量一个国家工业水平的重模具工业是衡量一个国家工业水平的重要标志要标志n模具工业是技术转化成果的基础模具工业是技术转化成果的基础3一一.国内外模具现状国内外模具现状41.一些国家对模具工业的评价一些国家对模具工业的评价 n在欧美等工

2、业发达国家被称为在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金点铁成金”的的“磁力工业磁力工业”n美国工业界认为美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石模具工业是美国工业的基石”n德国则认为是所有工业中的德国则认为是所有工业中的“关键工业关键工业”；n日本模具协会也认为日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富模具是促进社会繁荣富裕的动力裕的动力”5近年来的世界模具市场近年来的世界模具市场 n世界模具市场总量一直保持在世界模具市场总量一直保持在600650亿美元亿美元的水平。的水平。n美国、日本、法国和瑞士等国每年出口的模具美国、日本、法国和瑞士等国每年出口的模具约占其模具总产值的约占其模具总产值的l/3

3、左右。左右。n日本模具产业年产值达到日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远亿日元，远远超过日本机床总产值超过日本机床总产值9000亿日元。亿日元。n如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。的电子工业。62.我国模具工业我国模具工业 n我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。仅次于日本和美国。n国内的模具生产厂已超过国内的模具生产厂已超过17000家，从业人员家，从业人员达达50万。万。n近年来，我国的模具工业一直以每年近年来，我国的模具工业一直以每年13左右左右的增长速度快速

4、发展的增长速度快速发展n我国模具行业在我国模具行业在“十五十五”期间的增长速度达到期间的增长速度达到1315。7中国模具产业的进出口中国模具产业的进出口n近几年来，我国每年进口模具约占市场总量的近几年来，我国每年进口模具约占市场总量的20左右，已超过左右，已超过10亿美元，成为世界上最大亿美元，成为世界上最大的模具进口国的模具进口国n其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50以以上，冲压模具占全部进口模具约上，冲压模具占全部进口模具约40 n中、高档模具进口比例占市场总量的中、高档模具进口比例占市场总量的40以上以上8中国模具工业存在的问题中国模具工业存在的问题

5、n精密加工设备还很少精密加工设备还很少n大型、精密、复杂和长寿命模具的大型、精密、复杂和长寿命模具的产需矛盾十分突出产需矛盾十分突出n许多先进的技术许多先进的技术如如CADCAECAM技术的普及率还不高技术的普及率还不高9 二二.国内外国内外 模具发展趋势模具发展趋势 为了适应市场对模具制造的短交货期，为了适应市场对模具制造的短交货期，高精度、低成本的迫切要求，未来我国高精度、低成本的迫切要求，未来我国的模具将呈现几大发展趋势的模具将呈现几大发展趋势：101 1、模具日趋大型、模具日趋大型化化n方面是由于用模具生产的零件日渐大型化，方面是由于用模具生产的零件日渐大型化，n另一方面也是由于高生产

6、率要求而发展多工位模具，另一方面也是由于高生产率要求而发展多工位模具，多腔模具（现在有的注塑模已达几百腔）所致。多腔模具（现在有的注塑模已达几百腔）所致。n新型轿车的大尺寸覆盖件成形、大功率汽车的六拐新型轿车的大尺寸覆盖件成形、大功率汽车的六拐曲轴成形曲轴成形 112 2、模具的精度越来越高、模具的精度越来越高 n10年前，精密模具的精度一般为年前，精密模具的精度一般为5m，现在已达现在已达23m，不久不久1m精度的模具都将上市。随着零件微精度的模具都将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1m以内。以内。n超精密加工已进入

7、纳米（超精密加工已进入纳米（0.1m100nm）级精度阶段级精度阶段n大致可分大致可分3个层次：个层次：n一是用于汽车、飞机、精密机械的微米一是用于汽车、飞机、精密机械的微米(m)级精密加工；级精密加工；n二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米(0.1m)级精密加工；级精密加工；n三是用于超精密电子器件的毫微米三是用于超精密电子器件的毫微米(0.001m)级精度加工。级精度加工。n这就要求发展超精加工，并对模具的加工设备、检测这就要求发展超精加工，并对模具的加工设备、检测技术、研磨抛光工艺等提出更高的要求。技术、研磨抛光工艺等提出更高的要求。123 3、压铸模及塑料模的、

8、压铸模及塑料模的比例将不断提高比例将不断提高n随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，压随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，压铸模具的比例将不断提高，同时对压铸模的寿铸模具的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度将提出更高的要求命和复杂程度将提出更高的要求n随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展，塑料随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展，塑料模的比例也将不断提高。模的比例也将不断提高。134 4、挤压模及粉末成形模将增多挤压模及粉末成形模将增多n由于汽车、车辆和电机等产品和轻量化发展，以铝代由于汽车、车辆和电机等产品和轻量化发展，以铝代钢，高分子材料、复合材料、工程陶瓷、超硬材料的钢，高分子材

9、料、复合材料、工程陶瓷、超硬材料的成形加工技术。成形加工技术。n新型材料的采用，不仅改变产品结构和性能，而且使新型材料的采用，不仅改变产品结构和性能，而且使生产工艺发生了根本变革，相应地出现了液态、半固生产工艺发生了根本变革，相应地出现了液态、半固态挤压模具及粉末锻模。态挤压模具及粉末锻模。n金属粉末锻造成形，金属粉末超塑性成形，粉末注射金属粉末锻造成形，金属粉末超塑性成形，粉末注射成形、粉末喷射和喷涂成形大大扩充了现代精密塑性成形、粉末喷射和喷涂成形大大扩充了现代精密塑性成形的应用范围成形的应用范围 145 5、多功能复台模具将进一步发展多功能复台模具将进一步发展n级进组合冲压模已在美国汽车

10、工业中普遍应用（加工级进组合冲压模已在美国汽车工业中普遍应用（加工转子、定子板或者插接件），其优点是生产率高，模转子、定子板或者插接件），其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切。具成本低，不需要板料剪切。n如集成电路引线框架的如集成电路引线框架的2030工位的级进模，工位数工位的级进模，工位数量最多已达量最多已达160个。个。n自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁芯扭斜自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁芯扭斜和安全保护等功能的和安全保护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具铁芯精密自动叠片多功能模具。n这种多功能复合模具生产出来的不再是单个零年，而这种多功能复合模具生产出来的不再是

11、单个零年，而是成批的组件，可大大缩短产品的生产及装配周期。是成批的组件，可大大缩短产品的生产及装配周期。1516176 6、热流道技术的应用扩大热流道技术的应用扩大n采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料。并能大幅度节约制件的原材料。n在国外热流道技术的应用发展较快，许多塑料模具厂在国外热流道技术的应用发展较快，许多塑料模具厂所生产的塑料模具所生产的塑料模具50以上采用了热流道技术，甚至以上采用了热流道技术，甚至达到达到80以上，效果十分明显。以上，效果十分明显。n热流道模具在国内也已生产，有些企业使用率上升到热流

12、道模具在国内也已生产，有些企业使用率上升到2030%。国产商品化热流道系统元件也已出现，但也。国产商品化热流道系统元件也已出现，但也有些模具企业，热流道模具已占其模具生产总旦的有些模具企业，热流道模具已占其模具生产总旦的l3左右。左右。n制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道技术的关键。的元器件，是发展热流道技术的关键。187 7、塑料气辅成形、高压注射成形、塑料气辅成形、高压注射成形工艺日趋成熟工艺日趋成熟n气辅成形是在传统的注射成型基础上发展起来气辅成形是在传统的注射成型基础上发展起来的一种创新的注射成型工艺：在充

13、填阶段，当的一种创新的注射成型工艺：在充填阶段，当型腔充填至型腔充填至7070-95-95时向型腔内注入高压气时向型腔内注入高压气体，并使气体进入型腔，进入保压阶段，继续体，并使气体进入型腔，进入保压阶段，继续注入高压气体以弥补因熔体冷却而引起的收缩。注入高压气体以弥补因熔体冷却而引起的收缩。198 8、气辅成形成形特点与应用、气辅成形成形特点与应用n气体辅助注射成形能改善塑件内在和外观质量，它具气体辅助注射成形能改善塑件内在和外观质量，它具有注射压力低、制品翘曲变形小、易于成形壁厚差异有注射压力低、制品翘曲变形小、易于成形壁厚差异较大的制品等优点、较大的制品等优点、n高压注射成形可减小树脂收

14、缩率，增加塑件尺寸的稳高压注射成形可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性；可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。定性；可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。n该工艺在国外已比较成熟，国内目前在汽车和家电行该工艺在国外已比较成熟，国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。业中正逐步推广使用。n不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术。以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术。209 9、快速经济模具的前景十分广阔、快速经济模具的前景十分广阔n目前是多品种小批量生产时代，目前是多品种小批量生

15、产时代，21世纪，这种生产方世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到式占工业生产的比例将达到75以上。以上。n中、低熔点合金模具，喷涂成形模具、精铸模、层叠中、低熔点合金模具，喷涂成形模具、精铸模、层叠模、陶瓷吸塑模、环氧树脂模及光造型等快速经济模模、陶瓷吸塑模、环氧树脂模及光造型等快速经济模具将进一步发展。具将进一步发展。n由于铝合金优良的综合性能，用它作模具材料可缩短由于铝合金优良的综合性能，用它作模具材料可缩短制模周期和降低模具成本，且用于塑料模可有制模周期和降低模具成本，且用于塑料模可有10万次万次以上寿命，因此用铝合金进行高速切削来制作快速经以上寿命，因此用铝合金进行高速切削来制作快

16、速经济模具已在世界上得到较为广泛的使用，我国也已开济模具已在世界上得到较为广泛的使用，我国也已开始使用，预计今后会得到较快发展。始使用，预计今后会得到较快发展。2110 10、特殊的成形工艺得到发展、特殊的成形工艺得到发展n如液压成形如液压成形n聚氨脂成形聚氨脂成形n无模多点成形技术无模多点成形技术n超塑性成形超塑性成形n高能率成形等高能率成形等2211 11、塑性精密成形技术、塑性精密成形技术n近近10年来，精密成形技术取得了突飞猛进的发展：年来，精密成形技术取得了突飞猛进的发展：精冲技术、冷挤压技术、无飞边热模锻技术、温锻精冲技术、冷挤压技术、无飞边热模锻技术、温锻技术、超塑性成形技术、成

17、形轧制、液态模锻、多技术、超塑性成形技术、成形轧制、液态模锻、多向模锻技术发展很快。向模锻技术发展很快。n电机定转子双回转叠片硬质合金级进模的步距精度电机定转子双回转叠片硬质合金级进模的步距精度可达可达2m，寿命达到寿命达到1亿次以上。亿次以上。n700mm汽轮机叶片精密辊锻和精整复合工艺汽轮机叶片精密辊锻和精整复合工艺n楔横轧汽车、拖拉机精密轴类锻件楔横轧汽车、拖拉机精密轴类锻件23241.技术支持模具设计资料库和知识库系统技术支持模具设计资料库和知识库系统2.统一技术模具及零件的标准件化统一技术模具及零件的标准件化3.在理论研究方面，要进一步探讨新型材料大在理论研究方面，要进一步探讨新型材

18、料大弹塑性变形本构关系、表面摩擦特性等弹塑性变形本构关系、表面摩擦特性等4.冲压模金属成形过程的模拟、缺陷预测，起冲压模金属成形过程的模拟、缺陷预测，起皱、破裂、及回弹分析等（弹性皱、破裂、及回弹分析等（弹性=E，塑性=E1）。）。255.压铸成形流动模拟、热传导及凝固分析等压铸成形流动模拟、热传导及凝固分析等6.锻件成形过程模拟及金属流动和充填分析等锻件成形过程模拟及金属流动和充填分析等7.7.模具刚性、强度、流道及冷却通路的设计模具刚性、强度、流道及冷却通路的设计8.计算机辅助工艺设计（计算机辅助工艺设计（CAPP）269.塑料模具塑料成形过程的各种模拟分析。塑料模具塑料成形过程的各种模拟

19、分析。10.如塑料充模、热传导、冷却、凝固、翘如塑料充模、热传导、冷却、凝固、翘曲、收缩等模拟分析曲、收缩等模拟分析11.计算浇注系统及模腔的压力场、温度场、计算浇注系统及模腔的压力场、温度场、速度场分布等速度场分布等12.（澳大利亚澳大利亚Moldflow公司和美国公司和美国AC-Tech公司公司）。）。27n传统的模具制造技术，主要是根据设计图纸，传统的模具制造技术，主要是根据设计图纸，用仿型加工，成形磨削以及电火花加工方法用仿型加工，成形磨削以及电火花加工方法来制造模具。来制造模具。n而现代模具不同，它不仅形状与结构十分复而现代模具不同，它不仅形状与结构十分复杂，而且技术要求更高，用传统

20、的模具制造杂，而且技术要求更高，用传统的模具制造方法显然难于制造，必须采用先进制造技术方法显然难于制造，必须采用先进制造技术才能达到它的技术要求。才能达到它的技术要求。28传统模具与现代模具传统模具与现代模具制造技术水平比较制造技术水平比较291.模具模具CAD/CAE/CAM一体化一体化技术技术2.高速铣削（高速铣削（HSM）技术技术3.3.电火花加工技术电火花加工技术4.4.快速原型制造（快速原型制造（RPM）306.6.反求技术（反求技术（RE）7.7.精密测量及高速扫描精密测量及高速扫描 数字化系统数字化系统 8.8.模具研磨抛光技术模具研磨抛光技术 311.1.模具模具CAD/CAE

21、/CAM一体化技术一体化技术n模具模具CAD/CAE/CAM技术是模具技术发展的一个里程技术是模具技术发展的一个里程碑，模具行业普及碑，模具行业普及CAD/CAM的条件已经成熟，今后的条件已经成熟，今后必将有很快的发展。必将有很快的发展。n目前，世界上汽车的改型换代一般约需目前，世界上汽车的改型换代一般约需48个月，而美个月，而美国仅需国仅需30个月，这主要得益于在模具业中应用个月，这主要得益于在模具业中应用了了CAD/CAE/CAM和三维实体汽车覆盖件模具结构设计和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件。软件。n模具模具CAD/CAE/CAM一体化及软件的宜人化、集成化、一体化及软件的宜人化、集

22、成化、智能化、网络化将是今后的发展方向。智能化、网络化将是今后的发展方向。32 美国参数技术公司美国参数技术公司PTC的集成化系统的集成化系统Pro/Engineering UnigraphicsSolutions公司开发的软件公司开发的软件Unigraphic(UG)美国美国SDRC公司开发公司开发的的IDEAS 以色列以色列Cimatron公司的三维公司的三维CAD/CAM软件软件Cimatron 法国法国达索达索Dassault公司开发的公司开发的CATIA 真正真正的的Window软件软件SOLIDEGECADEM大型软件大型软件33国内使用国内使用CAD/CAM现状现状n国内一些大型

23、模具企业国内一些大型模具企业，CADCADCAMCAM应用状况多应用状况多停留在从国外购买先进停留在从国外购买先进的的CADCADCAMCAM系统和设备，系统和设备，但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低；但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低；n国内一些中小型模具企业，它们的国内一些中小型模具企业，它们的CADCADCAMCAM应应用很少，有些仅停留在以计算机代替图板绘图。用很少，有些仅停留在以计算机代替图板绘图。n国外的一些国外的一些CADCADCAMCAM系统虽然功能强大，但价系统虽然功能强大，但价格昂贵，一般企业难以支付，而国内优秀的格昂贵，一般企业难以支付，而国内优秀的CADCA

24、DCAMCAM系统很少系统很少 342.2.高速铣削高速铣削（HSM）技术技术n铣削加工是型腔模具加工的重要手段铣削加工是型腔模具加工的重要手段n高速数控加工是模具加工的前沿技术高速数控加工是模具加工的前沿技术n其关键技术之一就是采用先进其关键技术之一就是采用先进的的CAD/CAM集集成设计和制造系统，进行图形交互的自动数成设计和制造系统，进行图形交互的自动数控编程控编程35高速铣削优点高速铣削优点工件温升低工件温升低热变形小、热变形小、切削力小切削力小加工平稳、加工质量好加工平稳、加工质量好加工效率高（为普通铣削加工的加工效率高（为普通铣削加工的510倍）倍）可加工硬材料（可加工硬材料（60

25、HRC）等等36 除有内锐角的型腔和极窄而深的型腔外，基除有内锐角的型腔和极窄而深的型腔外，基本都可用高速铣削代替本都可用高速铣削代替EDM加工；加工；采用高速铣削加工模具型面可比采用高速铣削加工模具型面可比EDM加工加工节省节省25%60%加工工时；加工工时；高速铣削的型面表面质量好，可避免高速铣削的型面表面质量好，可避免EDM加工可能出现的表面微细型纹；加工可能出现的表面微细型纹；高速铣削能加工高速铣削能加工4560HRC硬表面，精铣硬表面，精铣面粗糙度可达面粗糙度可达Ra=0.63m,减少手工抛光工减少手工抛光工时时;省却省却EDM加工电极的制造环节加工电极的制造环节,显著缩短制显著缩短

26、制模周期模周期;37高速铣削迅速发展高速铣削迅速发展的体现的体现 高精度化：定位精度高精度化：定位精度25m/全程，加工全程，加工精度精度25m，所以高速铣削进入了精密切所以高速铣削进入了精密切削领域。削领域。高速化：主轴转速高速化：主轴转速4000060000r/min；切切削进给速度削进给速度 16mmin；快速进给速度快速进给速度3040m/min，换刀时间换刀时间12s，从而加工从而加工效率提高了效率提高了510倍倍38高速铣削不足高速铣削不足n对刀具提出了很高的要求对刀具提出了很高的要求n采用与铣削材料相适应的特殊刀具材料（如新型刀具采用与铣削材料相适应的特殊刀具材料（如新型刀具有金

27、属陶瓷刀具、有金属陶瓷刀具、CBN具、具、PCD刀具、刀具、PCBN刀具、刀具、涂层硬质合金刀具等）涂层硬质合金刀具等）n适合于比较平坦的浅型腔加工，对深型腔加工有一定适合于比较平坦的浅型腔加工，对深型腔加工有一定困难困难n对于具有内清角的型腔模具、表面有花纹或图案的模对于具有内清角的型腔模具、表面有花纹或图案的模具、具有深槽或窄缝的模具的加工也都存在一定困难。具、具有深槽或窄缝的模具的加工也都存在一定困难。n高速铣削机床造价高速铣削机床造价高高 39高速铣削在国内的应用高速铣削在国内的应用n在一定时间内，我国模具企业进口的高速加工在一定时间内，我国模具企业进口的高速加工机床主轴最高转速仍将以

28、机床主轴最高转速仍将以1000020000rmin为主，少数会达到为主，少数会达到40000r/min左右。左右。n近年来我国模具制造业中的一些骨干重点企业近年来我国模具制造业中的一些骨干重点企业先后进口了高速铣床和高速加工中心，它们已先后进口了高速铣床和高速加工中心，它们已在模具加工中发挥了很好的作用。在模具加工中发挥了很好的作用。n可以预计，我国模具企业将会越来越多地应用可以预计，我国模具企业将会越来越多地应用高速铣削技术。高速铣削技术。403.3.电火花加工技术电火花加工技术n电火花加工电火花加工（EDM）虽然已受到高速铣削的虽然已受到高速铣削的严峻挑战，但高速铣削不能完全替代之。严峻挑

29、战，但高速铣削不能完全替代之。n在模具的复杂型面、深窄小型腔、尖角、窄缝、在模具的复杂型面、深窄小型腔、尖角、窄缝、沟漕、深坑等处的加工（将是今后沟漕、深坑等处的加工（将是今后EDM应用应用的重点的重点），但成本，但成本要比要比EDM高得多。高得多。n对于对于60HRC以上的高硬材料以上的高硬材料，EDM要比要比HSM成本低。成本低。n同时较之铣削加工，同时较之铣削加工，EDM更易实现自动化。更易实现自动化。41n它是用高速旋转的简单的管状电极，应用它是用高速旋转的简单的管状电极，应用CAD/CAM技术作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样）。技术作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样）。nEDM铣削

30、的最大特点是简化电极制造，不需要加工成铣削的最大特点是简化电极制造，不需要加工成形电极，可选用标准电极，在电极库中进行电极自动形电极，可选用标准电极，在电极库中进行电极自动交换（交换（AEC），），用以补偿电极损耗，提高加工精度。用以补偿电极损耗，提高加工精度。n在高精度微细加工方面，这种方式具有良好的前景。在高精度微细加工方面，这种方式具有良好的前景。国外已在模具加工中应用使用这种技术。国外已在模具加工中应用使用这种技术。42低速走丝数控电火花线切割机床低速走丝数控电火花线切割机床n低速走丝数控电火花线切割机床（低速走丝数控电火花线切割机床（LWEDM）发展发展的水平已相当高，功能相当完善，

31、自动化程度已达到的水平已相当高，功能相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度。其加工工艺水平也令人称道。无人看管运行的程度。其加工工艺水平也令人称道。n最大切割速度已达最大切割速度已达300mm2/min，加工精度可达到加工精度可达到0.5m，加工表面粗糙度加工表面粗糙度Ra 0.10.2m。n直径直径0.030.1mm细丝精密切割技术的开发，可实现凹、细丝精密切割技术的开发，可实现凹、凸模一次切割完成，并可进行凸模一次切割完成，并可进行0.04mm的窄槽及半径的窄槽及半径0.02mm内圆角的切割加工。内圆角的切割加工。n已能进行已能进行30以上锥度的精密加工以上锥度的精密加工 434.4

32、.快速原型制造快速原型制造（RPM）n快速成形（原型）制造技术快速成形（原型）制造技术RPM（Rapid Prototyping Manufacturing）是美国首先推出的。是美国首先推出的。n它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，被公认为的发展而产生的，是一种全新的制造技术，被公认为是是继继NC技术之后的一次技术革命技术之后的一次技术革命。nRPM基于它是基于新颖的离散堆积（即材料累加）基于它是基于新颖的离散堆积（即材料累加）成形思想，根据零件的三维计算机成形思想，根据零件的三维计算机CAD模型，不

33、借助模型，不借助任何加工工具，快速自动完成复杂的三维实体（模型）任何加工工具，快速自动完成复杂的三维实体（模型）制造，而与零件的几何复杂程度丝毫无关制造，而与零件的几何复杂程度丝毫无关。4445RPM方法与应用方法与应用n应用应用RPM技术，从模具的概念设计到制造完成，技术，从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的仅为传统加工方法所需时间的l3和成本的和成本的l4左右，因而具有广阔的发展前景。左右，因而具有广阔的发展前景。n国内的一些大企业集团，如国内的一些大企业集团，如海尔海尔、春兰春兰、科龙科龙和和华宝华宝等公司已经运用激光快速成形于新产品等公司已经运用激光快速成形于新产品开

34、发等方面，并取得显著的经济效益开发等方面，并取得显著的经济效益nRPM模具制造技术：由快速原型或其他实物模模具制造技术：由快速原型或其他实物模型复制金属模具的型复制金属模具的间接法间接法，以及直接，以及直接由由RP系系统无模制造金属模具的统无模制造金属模具的直接法直接法两大类。两大类。46直接快速模具制造直接快速模具制造n指利用不同类型的快速原型技术直接制造出模具本指利用不同类型的快速原型技术直接制造出模具本身，然后进行一些必要的后处理和机加工以获得模身，然后进行一些必要的后处理和机加工以获得模具所要求的机械性能、尺寸精度和表面粗糙度。具所要求的机械性能、尺寸精度和表面粗糙度。n目前能够直接制

35、造金属模具目前能够直接制造金属模具的的RP工艺包括：工艺包括：n激光选区烧结激光选区烧结（SLS）n三维打印（三维打印（3D-P）n形状沉积制造（形状沉积制造（SDM）n三维焊接（三维焊接（3D-Welding）等。等。47间接快速模具制造间接快速模具制造n首先是通过立体光固化首先是通过立体光固化（SLA）、）、叠层实体制造叠层实体制造（LOM）、）、激光选区烧结（激光选区烧结（SLS）、）、三维打印三维打印（3D-P）、）、熔融沉积成形熔融沉积成形（FDM）等不同方法得等不同方法得到制件原型到制件原型n然后通过一些传统的快速制然后通过一些传统的快速制模模RMT（Rapid Manufactu

36、ring Tooling）方法，主要有精密铸造、方法，主要有精密铸造、粉末冶金、电铸、表面沉积、旋转铸造（用热硬化粉末冶金、电铸、表面沉积、旋转铸造（用热硬化橡胶做模具）和熔射（热喷涂）等方法，获得长寿橡胶做模具）和熔射（热喷涂）等方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具命的金属模具或非金属的低寿命模具。48RPM的的缺陷及发展趋势缺陷及发展趋势n两弱点限制了它的工业应用推广：两弱点限制了它的工业应用推广：n不适合于大批量生产不适合于大批量生产n同时其所用材料基本上不属于工业产品所常用材料同时其所用材料基本上不属于工业产品所常用材料 n目前正向快速制造金属硬目前正向快速制造金属硬模模RH

37、MT（Rapid Hard Metal Tooling）尤其是铁系金属硬模方向发展尤其是铁系金属硬模方向发展n90年代，清华大学、西安交通大学、华中科技大学和年代，清华大学、西安交通大学、华中科技大学和北京的隆源公司相继进行了成形理论、工艺方法、设北京的隆源公司相继进行了成形理论、工艺方法、设备、软件、材料等配套技术的研究备、软件、材料等配套技术的研究 495051n缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段之一。之一。n快速经济制模技术快速经济制模技术RTM（或迅速模具制造或迅速模具制造Rapid Tooling&Manufacuring）具有制模周具有

38、制模周期短、成本较低的特点，精度和寿命又能满足期短、成本较低的特点，精度和寿命又能满足生产需求，是综合经济效益比较显著的模具制生产需求，是综合经济效益比较显著的模具制造技术造技术。n非常适用于新产品开发、样品试制、工艺验证非常适用于新产品开发、样品试制、工艺验证或中、小批量生产的需要，故近几年在国内得或中、小批量生产的需要，故近几年在国内得到了迅速发展。到了迅速发展。526.6.反求技术（反求技术（RE）一般而言，反求工程一般而言，反求工程RE(Reverse Engineering)是指：是指：对难以用对难以用CAD建立数据模型，而只能通过对实物进行数据扫描、建立数据模型，而只能通过对实物进

39、行数据扫描、测量的方法采集数据；测量的方法采集数据；在在CAM软件系统中利用测量数据进行实物的软件系统中利用测量数据进行实物的CAD几何模型的几何模型的重新构造（建立数学模型）；重新构造（建立数学模型）；建立了建立了CAD几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作（如实物于后续的许多操作（如实物CAD模型的修改、零件的重新设计、模型的修改、零件的重新设计、有限元分析、误差分析）；有限元分析、误差分析）；最后生成最后生成NC程序，控制数控加工中心进行模具制造的过程。程序，控制数控加工中心进行模具制造的过程。53实物模型测量、扫描实物获

40、取数据测量数据的修正建立数学模型模具设计模具制造复制零件54RE的的应用应用n反求工程能够缩短从设计到制造的周期，是帮助设计反求工程能够缩短从设计到制造的周期，是帮助设计者实现并行工程等现代概念的一种强有力的工具，目者实现并行工程等现代概念的一种强有力的工具，目前在工程上正得到越来越广泛的应用。前在工程上正得到越来越广泛的应用。n目前主要应用于新零件的设计、已有零件的复制、损目前主要应用于新零件的设计、已有零件的复制、损坏或磨损零件的还原、模具精度的提高等方面。坏或磨损零件的还原、模具精度的提高等方面。n一汽铸造模具厂应用反求工程较成功地完成了对缸盖一汽铸造模具厂应用反求工程较成功地完成了对缸

41、盖进、排气道热芯盒模具的制造，探索了按一般的设备进、排气道热芯盒模具的制造，探索了按一般的设备和加工技术对没有尺寸和技术标准的模具无法加工的和加工技术对没有尺寸和技术标准的模具无法加工的成功经验。成功经验。557.7.精密测量及高速扫描精密测量及高速扫描 数字化系统数字化系统 n随着模具日益精密、高效精密、复杂、大型模随着模具日益精密、高效精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高（现在精具的发展，对检测设备的要求越来越高（现在精密模具的精度已达密模具的精度已达23m）n数控加工过程中的在线激光测量不但有利于保证数控加工过程中的在线激光测量不但有利于保证工件的加工质量，而且大大提高了

42、工件的加工质量，而且大大提高了NC机床的运转机床的运转安全。安全。n高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，可大扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，可大大缩短模具制造周期大缩短模具制造周期。56精密测量举例精密测量举例n目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。n东风汽车模具厂不仅拥有意大利产东风汽车模具厂不仅拥有意大利产3250mm x 3250mm三坐标测量机，还拥有数码

43、摄影光学扫描三坐标测量机，还拥有数码摄影光学扫描仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物一建三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物一建立数学模型一输出工程图纸一模具制造全过程，成立数学模型一输出工程图纸一模具制造全过程，成功实现了功实现了逆向工程逆向工程技术的开发和应用。技术的开发和应用。57激光测量机最新进展及应用激光测量机最新进展及应用n刚诞生不久的刚诞生不久的4D激光测量机可以自标定，不但能进行激光测量机可以自标定，不但能进行3D测量，而且可以得出质量指标，说明每个测量点的测量，而且可以得出质量指标

44、，说明每个测量点的精确性。精确性。nCADCAM的反向工程可以缩短模具设计、制造周的反向工程可以缩短模具设计、制造周期。特别对于型腔复杂、造型因难的模具，采用反向期。特别对于型腔复杂、造型因难的模具，采用反向工程的数字化扫描系统具有重要意义。工程的数字化扫描系统具有重要意义。n反向工程和并行工程将在今后的模具生产中发挥越来反向工程和并行工程将在今后的模具生产中发挥越来越重要的作用。越重要的作用。588.8.模具研磨抛光技术模具研磨抛光技术 n模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响。等方面均有较大的影响。n但模具表面的光整加工是模

45、具加工中至今未能很但模具表面的光整加工是模具加工中至今未能很好解决的难题之一。好解决的难题之一。n德国德国66，日本、美国，日本、美国30的模具采用自动抛光的模具采用自动抛光机抛光，抛光加工可达到镜面。机抛光，抛光加工可达到镜面。n生成轨迹的自动抛光机是抛光加工的发展方向。生成轨迹的自动抛光机是抛光加工的发展方向。59国内的镜面抛光技术国内的镜面抛光技术 n我国已进口了可实现三维曲面模具自动研抛的数控研我国已进口了可实现三维曲面模具自动研抛的数控研磨机，仿人智能自动抛光技术也已有成果，但应用很磨机，仿人智能自动抛光技术也已有成果，但应用很少，预计会得到发展。少，预计会得到发展。n目前国内可抛至

46、目前国内可抛至Ra 0.05m的镜面，正在研究开发抛至的镜面，正在研究开发抛至Ra 0.025m的设备。的设备。n国内对于透明度要求高的注塑模，如相机、国内对于透明度要求高的注塑模，如相机、CD、VCD光盘等注塑模仍需依靠进口。光盘等注塑模仍需依靠进口。60研磨与抛光复合方法研磨与抛光复合方法n应注意发展特种研磨与抛光复合方法，应注意发展特种研磨与抛光复合方法，以提高模具表面质量以提高模具表面质量:n挤压研磨挤压研磨n电化学抛光电化学抛光n超声抛光超声抛光n复合抛光复合抛光61结束语结束语n现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设备与制造技术、化、优质模具材料的研究、先进的设备与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。n21世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。柔性化和网络化。n追求的目标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计追求的目标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。业的应变能力，满足用户需要。62谢谢 谢谢 大大 家家63